固-液耦合试验材料的研究

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1、第23卷第18期岩石力学与工程学报23(18)：3157～31612004年9月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringSept.，2004*固-液耦合试验材料的研究张杰侯忠杰(西安科技大学能源学院西安710054)摘要在固体模型材料研究的基础上，研制了“固-液”两相模型材料，从而解决了固体模型材料遇水崩解的问题，同时也解决了不同介质材料相似比的耦合以及水沙溃流的试验可视性问题。对富水风积沙层下采煤进行了模拟试验研究，证明所研制的相似材料是可行的。而且通过不同配合比和不同成型压力，可得到变

2、化幅度较大的模型材料，此方法可用于更广泛地模拟不同的岩石基础。关键词岩石力学，相似材料，“固-液”耦合，不同介质的可视性，相似比的耦合分类号TU452，TD315文献标识码A文章编号1000-6915(2004)18-3157-05EXPERIMENTALSTUDYONSIMULATIONMATERIALSFORSOLID-LIQUIDCOUPLINGZhangJie，HouZhongjie(DepartmentofEnergyScienceandEngineering，Xi′anUniversityofScienceandTechn

3、ology，Xi′an710054China)AbstractSolid-liquidcouplingsimulationisdevelopedonthebasisofexperimentalstudyonsolidmodelmaterial.Theproblemissolvedinthispaperthatsolidmodelmaterialwillcollapsewhenitmeetswater.Atthesametime，theproblemofthecouplingofsimilarityratioandthevisiblit

4、yofdifferentmaterialsisalsosolved.Themininginshallowcoalseamsunderlyingindesertwithrichwaterissimulatedbytestsanditisprovedthatthedevelopedmaterialsaresuitableforthesesimulationtests.Differentrockbasescanbesimulatedbythemodelmaterialswithdifferentratioofmaterialsanddiff

5、erentpressure.Solid-liquidcouplingoccurringinDaliutacoalmineissimulatedwiththepresentedmaterialandtestingmethod，andsatisfactoryresultisobtained..Keywordsrockmechanics，simulationmaterials，solid-liquidcoupling，visiblityofdifferentmaterials，couplingofsimilarityratio[1]影响。“

6、固-液”耦合问题的研究辐射到许多工程1引言技术研究领域，如采矿工程，石油工程，土木工程，[2]环境工程，地下工程，水利水电工程等，因此，“固-液”耦合是指岩体工程中流体(液体)与固成功地研究和运用“固-液”耦合规律可以有效地控体(岩体，煤体等)间的相互作用，由于流体的流动制地下水免受核废料污染、潜水溃流地表沙漠化、与岩体的变形和破坏产生耦合，因此它主要是研究地表沉陷，地下结构稳定性等。但以往对这方面的岩体破裂后引起渗透性的演变及其力学行为受到的研究都是以理论方法或者数值模拟方法进行，这些2003年3月10日收到初稿，2003年5月16

7、日收到修改稿。*国家自然科学基金资助项目(50074023)。作者张杰简介：男，25岁，2004年于西安科技大学获采矿工程硕士学位，现主要从事矿区环境灾害及其岩层控制等方面的教学和科研方面的工作。E-mail：zhangjie655@sohu.com。•3158•岩石力学与工程学报2004年都是理想化的模拟，许多模拟结果往往不能很好地过重力作用使板块俯冲下插的过程。文[9]也采用石反映成岩地质体在工程状态下的实际情况，并且常蜡、矿物油、石膏等半塑性混合材料和水分别作为常出现某些定性错误，而在试验方面研究甚少。由岩石圈和软流圈来模拟板块

8、俯冲碰撞这一动力学过于开挖引起位移场的模型试验，大都是以自重体积程。从上述各种对岩石相似材料的研究中受到启发，力为主要外力条件的模拟试验，事实上在固-液两相笔者对上述模拟材料的组合及配比予以进一步探的情况下与该模拟试验条